Вязкость газов при атмосферном давлении и различной температуре, 10⁻⁶ Па·с (погрешность данных 1—10%)
В широком диапазоне изменения давления газа вязкость газа определяется парными соударениями составляющих его частиц. Нижняя граница этого диапазона определяется условием, согласно которому характерная длина пробега частиц газа много меньше размеров рассматриваемой емкости с газом. В случае, если размер емкости $\sim$10 см, указанная граница соответствует давлению $\sim 1 Па$ ($10^{-2}$ мм рт. ст.). Верхняя граница определяется условием идеальности газа, согласно которому длина свободного пробега частиц много больше среднего расстояния между ними $n^{- \frac{1}{3}}$. Указанное условие, при выполнении которого роль тройных и других множественных столкновительных процессов по сравнению с процессами парных соударений несущественна, может быть выражено в виде $n \ll \sigma^{- \frac{3}{2} } $ (1)($\sigma$ - сечение рассеяния частиц). Это условие ограничивает давление значением порядка нескольких десятков мегапаскалей (нескольких сотен атмосфер). Кроме того, условие идеальности газа зависит от температуры и может существенно нарушаться при приближении к тройной точке. Согласно элементарной кинетической теории газов выражение для вязкости газа, моделируемого шариками с не зависящим от скорости сеченнем соударения, имеет вид
$\eta = \frac{1}{3} \frac{m \langle v \rangle }{ \sigma }$, (2)
где $m$ - масса частицы газа; $\langle v \rangle \approx \sqrt{ \frac{2kT}{m}}$ - средняя тепловая скорость; $\sigma$ - сечение рассеяния. В реальной ситуации сечение рассеяния атомов и молекул зависит от скорости (обычно убывает с ростом скорости). В этом случае выражение для вязкости, определяемое на основании решения кинетического уравнения Больцмана, имеет значительно более сложный вид, тем не менее из этого выражения, так же как и из элементарной теории (2), следует, что вязкость в широком диапазоне изменения давления практически от давления не зависит и возрастает с температурой более резко, чем по закону $T^{- \frac{1}{2}}$.Приведены значения вязкости газообразных веществ. Эти значения получены в результате усреднения большого количества экспериментальных данных и соответствуют условиям, когда изменение давления газа не приводит к изменению вязкости в пределах погрешности эксперимента (0,1 - 1%). Такая ситуация имеет место при давлениях ниже атмосферного.
Газ |
60 К |
80 К |
100 К |
150 К |
200 К |
250 К |
300 К |
400 К |
500 К |
600 К |
800 К |
1000 К |
1500 К |
2000 К |
2200 К |
Гелий (Не) |
7,06 |
8,41 |
9,63 |
12,3 |
15,0 |
17,5 |
19,9 |
24,3 |
28,3 |
32,0 |
38,8 |
45,0 |
58,6 |
70,7 |
74,2 |
Неон (Nе) |
9,63 |
12,1 |
14,4 |
19,4 |
23,9 |
28,0 |
31,7 |
38,4 |
44,5 |
50,0 |
60,0 |
68,9 |
- |
- |
- |
Аргон (Ar) |
5,34 |
6,83 |
8,34 |
12,3 |
16,0 |
19,5 |
22,7 |
28,5 |
33,6 |
38,3 |
46,4 |
53,5 |
68,4 |
80,7 |
85,1 |
Криптон (Kr) |
- |
- |
9,29 |
13,4 |
17,6 |
21,6 |
25,5 |
32,7 |
39,1 |
45,0 |
55,4 |
64,5 |
83,6 |
- |
- |
Ксенон (Xe) |
- |
- |
- |
12,2 |
15,8 |
19,6 |
23,3 |
30,4 |
36,8 |
42,9 |
53,7 |
63,2 |
83,3 |
- |
- |
Водород (H₂) |
2,91 |
3,60 |
4,21 |
5,57 |
6,78 |
7,90 |
8,94 |
10,9 |
12,7 |
14,5 |
17,7 |
20,7 |
27,6 |
33,6 |
- |
Дейтерий (D₂) |
3,86 |
4,88 |
5,79 |
7,77 |
9,55 |
11,2 |
12,7 |
15,5 |
18,0 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Азот (N₂) |
- |
5,59 |
6,87 |
10,0 |
12,9 |
15,5 |
17,9 |
22,1 |
25,9 |
29,3 |
35,2 |
40,4 |
- |
- |
- |
Кислород (O₂) |
- |
6,27 |
7,68 |
11,3 |
14,6 |
17,8 |
20,7 |
25,9 |
30,5 |
34,7 |
42,1 |
48,5 |
61,9 |
73,1 |
- |
Фтор (F₂) |
- |
- |
8,56 |
12,9 |
16,8 |
20,3 |
23,6 |
29,5 |
34,8 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Хлор (Cl₂) |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
13,7 |
18,0 |
22,1 |
25,8 |
32,6 |
- |
- |
- |
- |
Угарный газ (CO₂) |
- |
5,40 |
6,70 |
9,84 |
12,7 |
15,4 |
17,8 |
22,1 |
25,9 |
29,4 |
35,4 |
40,6 |
51,6 |
- |
- |
Углекислый газ (CO) |
- |
- |
- |
- |
10,2 |
12,6 |
15,0 |
19,5 |
23,6 |
33,9 |
39,5 |
- |
- |
- |
- |
Сероводород (H₂S) |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
13,0 |
17,3 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Оксид-сульфид углерода(COS) |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
12,5 |
16,6 |
20,4 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Сероуглерод (CS₂) |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
10,1 |
13,6 |
16,9 |
20,2 |
- |
- |
- |
- |
- |
Синильная кислота (HCN) |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
7,58 |
10,8 |
13,9 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Циан (C₂N₂) |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
10,2 |
13,7 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Циан (SiH₄) |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
11,7 |
15,3 |
18,9 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Воздух |
- |
- |
7,11 |
10,3 |
13,2 |
16,0 |
18,5 |
23,0 |
27,0 |
30,6 |
37,0 |
42,4 |
53 |
63 |
67 |
Фосфин (PH₃) |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
11,8 |
15,6 |
19,1 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Тетрахлорметан, фреон-10 (CCl₄) |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
9,9 |
13,0 |
16,0 |
19,0 |
- |
- |
- |
- |
- |
Бром (Br₂) |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
15,5 |
20,3 |
25,1 |
29,9 |
39,2 |
- |
- |
- |
- |
Тулий (T₂) |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
18,6 |
23,0 |
27,2 |
- |
- |
- |
- |
- |
Аммиак (NH₂) |
- |
- |
- |
- |
6,89 |
8,53 |
10,3 |
13,9 |
17,6 |
21,4 |
28,8 |
35,9 |
- |
- |
- |
Трифторид бора (BF₃) |
- |
- |
- |
- |
12,1 |
14,6 |
17,1 |
21,7 |
26,1 |
30,2 |
- |
- |
- |
- |
- |
Хлороводород (HCl) |
- |
- |
- |
- |
- |
12,1 |
14,6 |
19,6 |
24,3 |
28,8 |
- |
- |
- |
- |
- |
Иодоводород (HI) |
- |
- |
- |
- |
- |
15,9 |
19,0 |
25,1 |
31,0 |
36,7 |
- |
- |
- |
- |
- |
Оксид азота (NO) |
- |
- |
- |
10,5 |
13,6 |
16,6 |
19,3 |
24,1 |
28,4 |
32,3 |
39,0 |
44,9 |
57,3 |
- |
- |
Двуокись азота (NO₂) |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
13,0 |
21,3 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Оксид азота, закись азота, веселящий газ (N₂O) |
- |
- |
- |
- |
10,0 |
12,6 |
15,0 |
19,5 |
23,6 |
27,3 |
34,1 |
40,0 |
52,5 |
- |
- |
Оксид серы, сернистый газ (SO₂) |
- |
- |
- |
- |
8,62 |
10,8 |
13,0 |
17,3 |
21,3 |
25,1 |
32,1 |
38,4 |
- |
- |
- |